基于页着色技术的多核实时系统中Cache共享策略的研究

发布时间：2020-07-19 04:56

【摘要】：随着多核架构成为处理器发展的主要方向,实时系统在多核系统上的应用已经成为了研究和探索的热点问题。共享缓存作为当今流行的多核架构设计,提高了通信的效率和缓存使用的灵活性。但与此同时,多核系统上任务对缓存的共享访问增加了程序执行时间上的不可预测性,使实时系统的分析更加困难。缓存空间隔离通过对共享缓存空间的划分,达到了避免缓存上数据冲突访问的问题。页着色技术是一种实现在软件上的实用的缓存空间隔离手段。以此种方法为基础,本文分析了在多核系统上通过缓存隔离增加系统实时性的方法。本论文首先讨论了共享缓存引起缓存竞争的原因,以及如何利用缓存空间隔离技术对缓存进行颜色划分。根据任务的不同属性,设计并分析了两类颜色分配方法,静态颜色分配和动态颜色分配,其中,静态颜色分配又分为颜色复用分配和颜色独享分配。通过对这三种分配方法进行的分析及实验验证,检验了不同颜色分配策略的可行性及其限制条件,并选择颜色静态分配为设计思想对基于Linux的多核实时系统进行改进。经过实验测试,基于缓存空间隔离技术的多核实时系统避免了缓存竞争问题,提高了系统的执行性能。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP332
【图文】：

周期任务,利用率,执行时间,箭头

Pi)。本论文将用T，U，V等字母表示任务，而任务T的最坏执行时间表示为Te，任务U的周期表示为Tp。图2.1表示了两个偶发任务和一个周期任务的实例。任务:1和任务:2是偶发任务，任务:3是周期任务。向上的箭头表示任务的释放时间，向下的箭头表示任务的时限，带阴影的方块表示分配的占用CPU时间。丁!(2，。吐一11」匕.{几(l，10){一{{一i几(l，2)图2.1偶发任务与周期任务模型图. Fig.2.1SPoradietaskandPeriodietask.一个任务的最坏执行时间和它的周期的比称为这个任务的利用率(utilization)，表示为ui=ei/Pi。任务的利用率是周期为p*，执行时间为ei的完全周期任务保持处理器忙的时间比率。它是任何一个模型为;i的任务的利用率的上限。如果一个任务的利用率在50%以上

缓存,二级,处理器,技术

Fig.2.7Bit一fieldPersPeetiveofPartirioning.利用上述PageColoring技术就可以实现对共享二级缓存的划分(Partition)。图2.7述了本论文所使用的Intel处理器颜色的划分。共享二级缓存组序号一共有12位(40组缓存行，6一17位)，其中高6位是与内存物理页号的低6位重叠的，如图中灰色部

架构图,静态分配,实时任务,双核

图3.3基于G一P一EDF的颜色的独享静态分配实例. Fig.3.3StatiealloeationofeolorsexelusivebasedG一P一EDE如图3.3所示，有3个周期性的实时任务T、U、V，它们运行在双核处理器架构上。任务的周期分别为:T.p=3，up=4，vp=6;任务的执行时间分别为:T.e=2，u.e=2，ve一3;任务的时限与任务的周期相等:T.p=T.D，up=U.D

【共引文献】